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气体传感器的原理应用主要途径以及选择

2023年01月26日 10:34:57      来源:郑州炜盛电子科技有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:0

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气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置!气体传感器一般被归为化学传感器的一类,尽管这种归类不一定科学。“气体传感器”包括:半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器等。

气体传感器原理应用

气体传感器,是指利用各种化学、物理效应将气体成分、浓度按一定规律转换成电信号输出的器件。随着社会的发展和科学技术的进步,气体传感器的开发研究越来越引起人们的重视,各种气体传感器应运而生。综合气体传感器的应用情况,主要有以下几种用途:

有毒和可燃性气体检测 

有毒和可燃性气体检测是气体传感器的市场。主要应用于石油、采矿、半导体工业等工矿企业以及家庭中环境检测和控制。在石油、石化、采矿工业中,硫化氢、一氧化碳、氯气、甲烷和可燃的碳氢化合物是主要检测气体。在半导体工业中最主要是检测磷、砷和硅烷。家庭中主要是检测煤气和液化气的泄漏以及是否通风。

燃烧控制 

汽车工业是气体传感器又一重要市场。采用氧传感器检测和控制发动机的空燃比,使燃烧过程化。在大型工业锅炉燃烧过程中采用带有气体传感器的控制以提高燃烧效率减少废气排出,节省能源。气体传感器还可以用来检测汽车或烟囱中排出的废气量。这些废气包括二氧化碳、二氧化硫和一氧化碳。

表1 例举了气体传感器的主要检测气体和应用场合

食品和饮料加工

在食品和饮料加工过程中,二氧化硫传感器是极有用的器件。二氧化硫常用于许多食品和饮料的保存和检测,使之含有保持特定的味道和香味所需最小的二氧化硫浓度。另外,气体传感器还被用来检测葡萄酒、啤酒、高梁酒的发酵程度以保证产品均匀性和降低成本。

医疗诊断  

可用气体传感器进行病人状况诊断测试,如口臭检测,血液中二氧化碳和氧浓度检测等。 

 

气体传感器的选择

1、根据测量对象与测量环境

根据测量对象与测量环境确定传感器的类型。 要进行—个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法,有线或是非接触测量;传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑气体传感器的具体性能指标。

2、线性范围

传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度。在选择气体传感器时,当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上,任何传感器都不能保证的线性,其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便。

3、灵敏度的选择

通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理。但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求气体传感器本身应具有较高的信噪比,尽量减少从外界引入的于扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。

4、响应特性 (反应时间)

传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上气体传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中,应根据信号的特点 (稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过火的误差。

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